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金属材料 准静态断裂韧度的统一试验方法.doc

金属材料 准静态断裂韧度的统一试验方法

Jonas伟继
2017-12-05 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《金属材料 准静态断裂韧度的统一试验方法doc》,可适用于战略管理领域

金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法囝国中华人民共和国国家标准代替金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法发布实施丰瞀徽紫瓣訾糌瞥霎发布中国国家标准化管理委员会促目次前言……………………………………………………………………………’…………范围规范性引用文件术语和定义符号和说明…………………………………………………………………………一一般要求……………………………………………………………………………。稳定和非稳定裂纹扩展下的断裂韧度测定和一“阻力曲线和稳定裂纹扩展下的启裂韧度瓯、。。、和。的测定试验报告测定结果的数值修约…………………………………………………………………附录规范性附录附录规范性附录附录规范性附录附录资料性附录附录资料性附录附录资料性附录附录资料性附录附录资料性附录附录资料性附录附录资料性附录附录资料性附录附录。资料性附录裂纹面的取向…………………………………………应力强度因子和柔度关系……………………………裂纹扩展数据的拟合和的测定………………………………………试验报告实例…………………………………………在三点弯曲试验中的施力点位移的测量方程的推导……………………………………确定。及的分析方法…………………………单试样法指南…………………………………………剖面法测定值…………………………………本标准章条编号与章条编号对照本标准与技术性差异及其原因趴盯弛弘踮明船曲船舛弱陆前言本标准修改采用国际标准金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法》英文版。本标准根据重新起草为了方便比较在附录中列出了本标准章条编号与章条编号的对照一览表。考虑到我国国情本标准在采用国际标准时进行了修改有关技术性差异已编入正文中在它们所涉及的条款的页边空白处用垂直单线标识。在附录中给出了技术性差异及其原因的一览表以供参考。本标准代替《金属材料延性断裂韧度试验方法》和《金属材料裂纹尖端张开位移试验方法》与和相比对以下方面的内容进行了较大修改和补充阻力曲线及特征值的测定以及数据点的分布一一钝化线斜率的计算数据有效性的判定测定结果的数值修约。本标准规定的。。相当于原国家标准中的本标准规定的氐。。。相当于原国家标准中的文本标准对另有定义应与原国家标准定义的哉严格区分。本标准的附录、附录和附录为规范性附录。本标准的附录、附录、附录、附录、附录、附录、附录、附录和附录为资料性附录。本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国钢标准化技术委员会归口。本标准起草单位钢铁研究总院、国营红岗机械厂、武汉钢铁公司、宝山钢铁股份有限公司、冶金工业信息标准研究院。本标准起草人刘涛、高怡斐、李颖、青映德、李荣峰、丁富连、董莉。本标准所代替标准的历次版本发布情况为。范围金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法本标准规定了均匀金属材料在承受准静态加载时断裂韧度、裂纹尖端张开位移、积分和阻力曲线的试验方法。试样有缺采用疲劳的方法预制裂纹在缓慢增加位移量的条件下进行试验。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件其随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准。数值修约规则】单轴试验用引伸计的标定静力单轴试验机的检验第部分拉力和或压力试验机测力系统的检验与核准】金属材料试样轴线相对于产品织掏的标识术语和定义本标准采用下列术语和定义。应力强度因子对于均匀线弹性体的弹性应力场的大小。注应力强度圈子是施加力、试样尺寸、几何形状和裂纹长度的函数。裂纹尖端张开位移占在预制疲劳裂纹尖端裂纹两表面相对于原始末变形的裂纹平面的垂直位移。积分围绕裂纹前缘从裂纹的一侧表面到另一侧表面的线积分或面积分用以表征裂纹前缘地区的应力一应变场。加载参数相当于积分。通过本标准方法测定其特征值』。』。等用于表征不可忽略的裂纹尖端塑性变形条件下的断裂韧度。一稳定裂纹扩展在位移控制的试验条件下位移保持恒定时裂纹扩展停止或将停止时的裂纹扩展量。非稳定裂纹扩展失稳的裂纹扩展之前可能有或者没有稳定裂纹扩展。在力一位移曲线上的突然不连续性通常表现为位移的突然增加伴随力降低。注位移和力的数值在发生之后仍会增加且会超过发生之前的数值。注当利用本标准进行试验时预裂纹平面的非稳定裂纹扩展可导致卜的发生应将其与垂直裂纹平面的分层和撕裂在三点弯曲试验中的支撑辊滑动或紧凑拉伸试验加力链中的销子滑动引伸计安装不当在低温试验下裂纹表面冰的破碎力和位移的测量与记录设备的电子干扰等区分开。裂纹扩展阻力曲线酋线或随裂纹稳定扩展量的变化曲线。符号和说明本标准所采用的符号和说明见表。表符号和说明符号单位说明标称裂纹长度终止裂纹长度十即时裂纹长度机械加工切口长度初始裂纹长度包括钝化区的稳定裂纹扩展量。。。或』控制的裂纹扩展极限试样厚度两侧槽之间的试样净厚度试样的弹性柔度试验温度下的弹性模量施加的力。当小于钝化偏置线时出现非稳定裂纹扩展或时的力预制疲劳裂纹时的最大力积分的试验当量当曲小于钝化偏置线时出现非稳定裂纹扩展或时的尺寸敏感断裂抗力洲值为试样厚度。控制裂纹扩展的上极限』稳定裂纹扩展开始时的值。瘾邯吉愣杂谌苄蕴匦缘牡谝桓鲎畲罅ζ教ǘ杂Φ某叽缑舾卸狭芽沽Α恢氮裎匝穸取虎蟆邯吉惚颈曜挤椒ǘㄒ宓摹怀卟牧咸匦缘募拗氮惚愍庑霆瘾オ悛猹猹濯洹悛岐岐璺诺ノ凰得鞯豹皤暗扔诨虼笥讵岐惬极级刍孟呤背鱿址俏榷盐评够颢揩精俊斧绞钡某叽缑舾卸溪等斋邯吉懔芽沽氮裎匝穸鹊蔽榷盐评刮薹ú饬渴背鱿址俏榷盐评够颢揩精猾太斧绞钡某叽缑舾卸狭芽沽怠恢莳瘾邯吉悛裎匝穸取邯吉阄榷盐评苟杂Φ奈葱拚闹氮惊阖阔邯肌,榷盐评刮岐惬极级刍孟呤倍杂Φ姆浅叽缑舾卸狭芽沽氮岐岐悛鳘邯吉隳夂献枇哂氇岐惬极级刍孟叩慕坏恪猾惊阖谰奴韩公吉阄榷盐评刮岐惬极华刍孟咧舛杂Φ某叽缑舾卸狭芽沽Κ裎匝穸泉,矮极华阌αη慷纫蜃营华,矮极华阍ぶ破,土盐谱詈蠼锥蔚挠αη慷纫蜃营淖畲笾氮联,矮肌闫矫嬗Ρ涠狭讶投泉惊,矮极华悛,奶跫凳Φ阄灰偏~,,霸谑匝槲露认虏牧显诖怪庇诹盐破矫娴目估慷全~蕺悛,霸谑匝槲露认虏牧显诖怪庇诹盐破矫娣较颡岐愕墓娑ǚ潜壤由烨慷全た缇喽媸匝槲露全褪Φ阄灰魄呦碌拿婊尽,牡苑至揩Α,牡乃苄苑至开稹,腿笨谡趴灰魄呦旅婊乃苄苑至揩笨谡趴灰乞底苋笨谡趴灰偏АУ牡苑至揩А诺乃苄苑至揩ㄊ匝矶全糜诓舛ㄈ笨谡趴灰频囊旒谱翱ㄎ恢镁嗬胧匝砻嬷诺木嗬胝剂盐萍舛苏趴灰篇颢オ蟮薄鳙叫讵岐惬极级刍孟呤背鱿址俏榷盐评够颢时的尺寸敏感断裂抗力最为试样厚度啦占控制裂纹扩展的极限值稳定裂纹扩展开始时的断裂抗力疋们对于全塑性特性的第一个最大力平台对应的尺寸敏感断裂抗力占为试样厚度瓦。、本标准方法定义的材料特性的极限值当大于钝化偏置线时出现非稳定裂纹扩展或时的尺寸敏感断裂抗力瓯值为试样厚度表续符号单位说明当稳定裂纹扩展无法测量时出现非稳定裂纹扩展或时的尺寸敏感断裂抗力占值吼。月为试样厚度岛裂纹稳定扩展的未修正的值氐稳定裂纹扩展为钝化偏置线时对应的非尺寸敏感断裂抗力占岛九稳定裂纹扩展为钝化偏置线时对应的尺寸敏感断裂抗力为试样厚度拟合阻力曲线与钝化偏置线的交点泊松比注本表格只列举了主要用到的参数符号其他参数符号将在相应的章节中予以说明。注除非特别说明本表格所列举的各参数符号的数值均为试验温度下的测量或计算值。一般要求总则金属材料的断裂韧度可以表征为特征单点值见第章或在有限的裂纹扩展范围内的连续曲线见第章。用于测量断裂韧度的程序和参数随着试验过程中试样的塑性水平而发生变化。在试验过程中通过对试样塑性水平的逐步了解选用确定材料断裂韧度的试验程序和参数。在任何情况下试验都是对试样缓慢地增加位移测量试验过程中的力和位移然后利用力和位移之问的关系通过特征化的裂纹扩展下的材料抗力测定断裂韧度。本标准提供了与所有断裂参数测定相关的试样的全部信息。本标准方法的使用流程图如图所示。力随位移变化的特征曲线类型如图所示。断裂参数断裂韧度的特征值是由单一试样定义的非稳定裂纹扩展或稳定裂纹扩展开始时的值。注【表征尖裂纹的扩展阻力并应满足裂纹前缘附近处于平面应变状态裂纹尖端的塑性区与试样裂纹尺寸、厚度和裂纹前缘韧带相比要足够小。。。是上述条件下的断裂韧度非尺寸敏感的测量值。满足一定的有效性判据才能得到。。的测量值。文、氐、瓯。、』。、。和。。也是材料阻止尖裂纹非稳定扩展抗力的特征值。然而这些参数的测量值是尺寸敏感的都与试样的厚度有关。因此在标注上述参数时都应以符号右下标的形式、以毫米为单位注明试样厚度。当稳定裂纹扩展量很大时试验程序和断裂韧度的测量应当按照第章进行。稳定裂纹扩展特性可以用裂纹尖端张开位移岛或断裂韧度表征也可以用连续的或阻力曲线表征。曳和。是非尺寸敏感的并作为稳定裂纹扩展开始的工程估计值不应与实际的启裂韧度值最和混淆。和』。的测量参见附录。测定如。和。可以选用两种试验方法。多试样法试验需要几个标称尺寸相同的试样进行单调加载每个试样对应不同的位移量需同时测量并记录力和位移。试样裂纹前缘在试验后应进行标记着色或二次疲劳之后将每个试样破断成两半在试样断口上测量稳定裂纹扩展量。铁素体钢试样的冷脆化特性有益于试样破断时裂纹前缘断口的保存。多试样法需要至少个试样。当试样数量受限时也可通过基于卸载柔度法或电位法的单试样法进行试验。如果能够保证足够的试验精度单试样法的采用是不受限制的但应保持足够数量的试样。在任何情况下岛一或。。和或阻力曲线满足本标准规定的有效性判据则试验结果是有效的。图本标准方法的总流程图缺口张开位移或施力点位移注是最大力用于测定的条件值见图。注、。和。分别对应于赴、鼠和以或、。和』。。注特性与试验机或试样柔度和记录仪的响应速率成函数关系。断裂。。图断裂试验中力与位移记录曲线的特征类型断裂韧度符号断裂韧度符号指定如表所示。表断裂韧度符号尺寸敏感参数参数非尺寸敏感参数曲线的极限特指试样厚度最疋口魏岛乱日乱“日靠啦口一眦。』。试样试样形状和尺寸试样的尺寸和公差应满足图至图的要求。巡乒荔、釜占灼昌叫匝匹亟刊型上月卜注引发裂纹缺口尖端的纵切面面与试样左右两端面保持等间距且距离之差在以内。注可以采用整体刀口或附加刀口固定引伸计见图和图。注初始引发缺口和疲劳裂纹的形状见图。注推荐。注一一。见图、图、图和。图三点弯曲试样的尺寸比例和公差注引发裂纹缺口尖端的纵切面面与试样左右两端面保持等间距且距离之差在以内。注可以采用整体刀口或附加刀口固定引伸计见图和图。注初始引发缺口和疲劳裂纹的形状见图。注一一推荐。注一一。注可以选择的销孔直径为如州。见图、图、图和。图直通型缺口紧凑拉伸试样的尺寸例和公差注引发裂纹缺口尖端的纵切面面与试样左右两端面保持等间距且距离之差在以内。注可以采用整体刀口或附加刀口固定引伸计见图和图。注初始引发缺口和疲劳裂纹的形状见图。注一推荐一。注一。注第二个台阶对于一些引伸计是没必要的图显示了疲劳裂纹前端缺口的包迹线图。注可以选择的销孔直径为如州。当使用这个尺寸的销子时最大缺口张开位移应增加到。见图到图。图台阶型缺口紧拉试样的尺寸比例和公差试样形状尺寸的设计应当考虑可能的试验结果见图、或』断裂韧度值、裂纹平面的取向见附录及被测材料取样的尺寸限制。注尽管对于值需要特殊的测量步骤即测量施力点的位移所有试样的设计图到图对于占和值的测定都是适用的。表提供了测定所需的试样尺寸。注当在施力点测量缺口张开位移时对于台阶缺口紧凑拉伸试样见图。这样的台阶缺紧凑拉伸试样同样可以用于测定。、和』。注对于三点弯曲和紧凑拉伸试样推荐试样的宽厚比为对于三点弯曲试样宽厚比可以为之间对于紧凑拉伸试样为之间。数据表明一的试样曲线的屈服略高于的试样。表试验的最小推荐厚度非比例延伸强度弹性模量厚度一一试样制备材料状态试样应当从最终热处理状态和或机械加工状态下的材料上截取。注当试样不能从其最终热处理状态下截取时最终热处理可以在机械加工后满足了试样的尺寸、公差、形状和表面光洁度要求时并充分考虑了由于特殊的热处理例如钢的水淬而带来的试样尺寸变化等影响后进行。洼残余应力可能影响准静态断裂韧度的测量。当试件从具有明显残余应力的区域截取时影响是显著的。例如焊接件、形状复杂的型钢如热模锻、阶段式挤压、铸造等它们不可能完全释放应力或有局部感应残余应力。从有残余应力的产品上截取的试样可能也有残余应力。在试样的截取过程中可能部分释放或重新分配残余应力残余应力的存在仍然可能导致试验数据的重大偏差。残余应力叠加到外加应力上作用于裂纹尖端应力场明显不同于单纯的外加力或位移。试样机械加工中的变形试样几何形状的依赖性及在预制疲劳裂纹过程中的不规则裂纹扩展例如裂纹前缘过渡弯曲或偏离扩展平面经常是受残余应力的影响所致。在补加力为零时的缺口张开位移裂纹闭合效应表征残余应力的存在并可能影响随后的断裂韧度测定。裂纹面取向在机械加工之前确定裂纹平面取向并应与附录和标识保持一致同时要记录试样和材料的其他信息如试验报告示例试样、材料和试验环境见附录。注断裂韧度值与机械加工的主变形方向、各向异性晶粒流变、裂纹平面取向和裂纹扩展方向有关。机械加工试样的缺口外形不应超过图所示的包迹线。通过铣床加工的缺口底径不应大于。通过锯、磨或火花腐蚀加工的缺口宽度不应大于。试样缺口平面应垂直于试样表面偏差在。以内。包迹线缺口几何形状注如果疲劳裂纹萌生和或扩展很困难可以使用图的山形缺口。机械加工缺口。疲劳预制裂纹。。火花腐蚀或机械加工的狡缝。三点弯曲试样的边沿或紧凑拉伸试样的加力线。图疲劳裂纹包迹和裂纹引发缺口注士。注山形缺口底径不应大于。注切口尖端的角度最大为。。注为了条的目的。应大于和。见图。图山形缺口试样刀口可以是整体的也可以是附加的。设计如图和图所示。图和图中的尺寸应当在引伸计的工作范围以内刀口边沿与试样表面成直角并且应保持相互平行偏差在。以内。对于两种类型图对应的引伸计应保证引伸计与刀口接触点之间能自由转动。因此当使用内置刀口或钢性很好的刀片时应使用放大尺寸的缺口参见图、图和图所示。也可以使用其他能满足试验精确度和测量要求的刀口或引伸计测量位移。当

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